DE19701001A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von FlüssigkeitsmengenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Flüssig
keitsmengen MD, bei dem man die betreffende Flüssigkeit por
tionsweise entsprechend den zu dosierenden Mengen MD aus einer
Abgabeleitung ausströmen läßt, in der eine durch ein Öffnungs
signal zum Freigeben der Flüssigkeitsströmung - und durch ein
Schließsignal zum Sperren der Abgabeleitung aktivierbare Do
sierventilanordnung mit einer bestimmten Ventilschließcharak
teristik vorgesehen ist, wobei man die jeweils nach Freigabe
der Flüssigkeitsströmung die Dosierventilanordnung durchströ
mende Flüssigkeitsmenge auf der Basis der Messung des Durch
flusses überwacht und bei Erreichen einer bestimmten Flüssig
keitsmenge MS die Dosierventilanordnung zum Sperren der Ab
gabeleitung aktiviert, um einen Dosiervorgang zu beenden.
Dosierverfahren der vorstehend genannten Art und Vorrichtungen
zur Durchführung solcher Verfahren sind aus dem Stand der
Technik bekannt und finden beispielsweise in Abfüllanlagen
Verwendung, um die in Flaschen oder dgl. abzufüllenden Flüs
sigkeitsmengen zu dosieren.
An Dosiervorrichtungen in modernen Abfüllanlagen, wie sie
beispielsweise in der Getränkeindustrie oder in der pharmazeu
tisch-chemischen Industrie eingesetzt werden, werden hohe
Anforderungen an die Dosiergenauigkeit und an die Dosierge
schwindigkeit gestellt. Häufig werden magnetisch-induktive
Durchflußmesser eingesetzt, um die pro Dosiervorgang abzufül
lende Flüssigkeitsmenge (Flüssigkeitsvolumen oder Flüssig
keitsmasse) mit hoher Genauigkeit auf der Basis des gemessenen
Durchflusses zu überwachen. Dabei wird im allgemeinen eine mit
einer Mikroprozessorschaltung ausgestattete Steuereinrichtung
eingesetzt, die die in Form von Meßspannungen anfallenden und
der Durchflußgeschwindigkeit der betreffenden Flüssigkeit
näherungsweise proportionalen Meßwerte des magnetisch-indukti
ven Durchflußmessers verarbeitet, um den Durchfluß bzw. die
pro Zeiteinheit das Dosierventil durchströmende Flüssigkeits
menge (Volumen oder Masse) zu bestimmen und die jeweils nach
Öffnen des Dosierventils in laufender Folge ermittelten Durch
flußwerte über die Zeit zu integrieren. Anhand dieser Integra
tion wird die nach Öffnen des Dosierventils den Durchflußmes
ser durchströmende und über das Dosierventil während eines
Abfüllvorganges abgegebene Flüssigkeitsmenge überwacht. Sobald
diese Flüssigkeitsmenge einen Sollwert erreicht hat, gibt die
Steuereinrichtung ein elektrisches Schließsignal an das Do
sierventil ab, um die Abgabeleitung zu sperren und somit den
Dosier- und Abfüllvorgang zu beenden. Auch wenn das Dosierven
til unmittelbar auf das Schließsignal anspricht, hat es eine
endliche Schließzeit, bis es die Abgabeleitung vollständig
versperrt. Während dieser Schließzeit tritt noch eine Nach
laufmenge auf, die die Dosiergenauigkeit beeinträchtigt.
Die Nachlaufmenge hängt im wesentlichen von der Länge der
Schließzeit des Dosierventils und von der Durchflußgeschwin
digkeit der Flüssigkeit während der Schließzeit ab.
Um den Einfluß der Nachlaufmenge auf die Dosiergenauigkeit
gering zu halten, werden Dosierventilanordnungen mit einer
kurzen und möglichst reproduzierbaren Ventilschließzeit einge
setzt.
Schwierig ist jedoch die Kontrolle der Durchflußgeschwindig
keit während eines Dosiervorganges. Soll die Durchflußge
schwindigkeit über eine größere Anzahl aufeinander folgender
Dosiervorgänge konstant gehalten werden, so müssen die Visko
sitätsschwankungen der Flüssigkeit in kleinen Grenzen gehalten
und der Vordruck, der einen unmittelbaren Einfluß auf die
Durchflußgeschwindigkeit hat, genauestens eingeregelt werden.
Die Praxis hat gezeigt, daß sich diese Vorgaben mit vertret
barem Aufwand nicht erfüllen lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art anzugeben, das auf einfache Weise eine
Berücksichtigung der Nachlaufmenge ermöglicht, um eine hohe
Genauigkeit und gute Reproduzierbarkeit bei der Dosierung zu
gewährleisten.
Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs genannten Merk
malen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
man bei jedem Dosiervorgang die Dosierventilanordnung zum
Sperren der Abgabeleitung aktiviert, wenn die Flüssigkeits
menge MS bei einem Durchfluß Φ den Wert:
MS= MD - ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosier ventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventil schließcharakteristik jeweils abgeschätzte Nachlauf menge während der Dosierventilschließzeit Δt zwi schen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventil anordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des voll ständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosier ventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventil schließcharakteristik jeweils abgeschätzte Nachlauf menge während der Dosierventilschließzeit Δt zwi schen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventil anordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des voll ständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
Es hat sich an Hand von Probemessungen erwiesen, daß die nor
malerweise in Abfüllanlagen eingesetzten Dosierventile eine
gut reproduzierbare Schließcharakteristik aufweisen, die vor
weg empirisch ermittelt und durch eine mathematische Formel in
guter Näherung dargestellt werden kann. Auf der Basis der
Ventilschließcharakteristik kann die nach dem Start des Sperr
vorganges der Dosierventilanordnung noch anfallende Nachlauf
menge ΔM(Φ) in Abhängigkeit von dem gemessenen Durchfluß Φ vor
Aktivierung der Dosierventilanordnung zum Sperren der Abgabe
leitung vorab geschätzt werden. Entspricht die überwachte
Flüssigkeitsmenge MS der Differenz aus der zu dosierenden
Flüssigkeitsmenge MD und der jeweils abgeschätzten Nachlauf
menge ΔM, so ist dadurch der Zeitpunkt gegeben, zu dem die
Dosierventilanordnung zum Sperren der Abgabeleitung aktiviert
wird. Mit anderen Worten: Bei dem Verfahren nach der Erfindung
wird die Nachlaufmenge bei jedem Dosiervorgang abgeschätzt und
bei der Dosierung berücksichtigt, indem die Dosierventilanord
nung bereits dann zum Schließen aktiviert wird, wenn die wäh
rend des Dosiervorgangs laufend überwachte Flüssigkeitsmenge MS
bei einem Durchfluß Φ einen Wert erreicht hat, der zusammen
mit der abgeschätzten Nachlaufmenge ΔM die gewünschte Dosier
menge MD ergibt.
Es hat sich gezeigt, daß die meisten Dosierventiltypen eine in
guter Näherung lineare Schließcharakteristik aufweisen, so daß
der Durchfluß während der Ventilschließzeit linear abnimmt.
Die Nachlaufmenge ΔM(Φ) wird dann gemäß folgender Beziehung
geschätzt:
worin
Φ den gemessenen Durchfluß vor dem Start des Sperrvor ganges der Dosierventilanordnung und
Δt die Dosierventilschließzeit zwischen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventilanordnung durch Akti vierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvor ganges bei Erreichen des vollständigen Schließzu standes der Dosierventilanordnung bezeichnet.
Φ den gemessenen Durchfluß vor dem Start des Sperrvor ganges der Dosierventilanordnung und
Δt die Dosierventilschließzeit zwischen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventilanordnung durch Akti vierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvor ganges bei Erreichen des vollständigen Schließzu standes der Dosierventilanordnung bezeichnet.
Bei den Dosierverfahren der betrachteten Art stellt sich nach
Ablauf der endlichen Dosierventilöffnungszeit rasch ein zumin
dest näherungsweise konstanter Durchfluß während eines Dosier
vorganges ein. Der an Hand der Durchflußmessung ermittelte
Wert Φ dieses etwa konstanten Durchflusses wird für die vor
ausschauende Abschätzung der Nachlaufmenge herangezogen. Zur
Abschätzung der Nachlaufmenge wird bei zumindest näherungs
weise linearer Ventilschließcharakteristik der Durchflußwert Φ
mit der Dosierventilschließzeit Δt multipliziert, und das
Produkt Φ.Δt wird durch 2 dividiert.
Da die Abschätzung der Nachlaufmenge vorzugsweise bei jedem
Dosiervorgang erfolgt, kommt es nicht darauf an, daß der
Durchfluß in mehreren aufeinanderfolgenden Dosiervorgängen den
gleichen konstanten Wert annimmt. Langsame Änderungen des Vor
drucks der Flüssigkeit können daher durchaus toleriert werden.
Die Ventilschließzeit Δt ist bei den heutzutage verfügbaren,
elektrisch ansteuerbaren Sperrventilen gut reproduzierbar und
kann daher als einmal empirisch ermittelte Konstante in einem
die Nachlaufmengenabschätzung vornehmenden Rechner gespeichert
sein. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Dosierven
tilschließzeit bzw. die Ventilschließcharakteristik in be
stimmten Dosierabständen zu überprüfen und ggf. im Rechner zu
aktualisieren. Die Ventilschließcharakteristik kann beispiels
weise dadurch aufgenommen werden, daß man während der Ventil
schließzeit an aufeinanderfolgenden Stützstellen Durchflußmeß
werte in Abhängigkeit von der Zeit aufnimmt und daß man im
Wege einer Kurvenanpassungsrechnung eine die Ventilschließ
charakteristik repräsentierende Formel bestimmt, die der Rech
ner in einen entsprechenden Algorithmus umsetzt. In bezug auf
die Ventilschließcharakteristik kann das Meßsystem sozusagen
selbstlernend ausgebildet sein.
Wenngleich man zur Messung des Durchflusses irgendeine die
geforderte Genauigkeit bietende Durchflußmeßvorrichtung her
anziehen kann, so wird vorzugsweise ein magnetisch-induktiver
Durchflußmesser eingesetzt. Magnetisch-induktive Durchflußmes
ser bieten eine hohe Genauigkeit bei der Messung des Volumen
durchflusses oder des Massendurchflusses, weisen einen ein
fachen Aufbau auf und liefern unmittelbar elektrische Informa
tionen als Meßwerte. Zur Überwachung der Flüssigkeitsmenge
während eines Dosiervorgangs werden die Durchflußmeßwerte
vorzugsweise numerisch integriert.
Um den Einfluß der Nachlaufmenge bei einem betreffenden Do
siervorgang auf die Dosiergenauigkeit noch weiter zu reduzie
ren, kann es gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen sein, daß man den Flüssigkeitsstrom bei
jedem Dosiervorgang vor der Aktivierung der Dosierventilanord
nung zum Sperren von einem im wesentlichen konstanten ersten
Durchflußwert auf einen im wesentlichen konstanten zweiten,
kleineren Durchflußwert drosselt. Dabei kann die Drosselung
beispielsweise zu dem Zeitpunkt stattfinden, in dem die über
wachte Flüssigkeitsmenge 75% der gewünschten Dosiermenge MD
erreicht hat.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diesbezüglich
geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Dosieren von
Flüssigkeitsmengen MD, mit einem Reservoir für die Flüssigkeit,
einer Fördereinrichtung, die Flüssigkeit aus dem Reservoir zu
einer Abgabeleitung fördert, über die die Flüssigkeit por
tionsweise entsprechend den zu dosierenden Mengen MD ausbring
bar ist und in der eine steuerbare Dosierventilanordnung vor
gesehen ist, welche auf ein Öffnungssignal hin öffnet, um die
Strömung der Flüssigkeit durch die Abgabeleitung hindurch
freizugeben und dadurch einen Dosiervorgang einzuleiten, und
welche auf ein Schließsignal hin die Abgabeleitung sperrt, um
einen jeweiligen Dosiervorgang zu beenden, einer Durchflußmeß
einrichtung zur Messung des Durchflusses durch die Abgabelei
tung während eines jeweiligen Dosiervorganges und einer Steu
ereinrichtung zur Steuerung der Dosierventilanordnung, wobei
die Steuereinrichtung auf der Basis der mittels der Durchfluß
meßeinrichtung gemessenen Durchflußwerte die während eines
jeweiligen Dosiervorganges über die Abgabeleitung ausgebrachte
Flüssigkeitsmenge überwacht und durch Abgabe des Schließsi
gnals die Dosierventilanordnung zum Sperren aktiviert, wenn
die Flüssigkeitsmenge einen bestimmten Wert MS erreicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Schließ
signal an die Dosierventilanordnung abzugeben, um einen jewei
ligen Dosiervorgang zu beenden, wenn die überwachte Flüssig
keitsmenge MS bei einem Durchflußwert Φ den Wert:
MS= MD - ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosier ventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventil schließcharakteristik jeweils abgeschätzte Nachlauf menge während der Dosierventilschließzeit Δt zwi schen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventil anordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des voll ständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosier ventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventil schließcharakteristik jeweils abgeschätzte Nachlauf menge während der Dosierventilschließzeit Δt zwi schen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventil anordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des voll ständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung und ermöglicht mit einfachen
Mitteln die Berücksichtigung der Nachlaufmenge. Die erfin
dungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Einsatz in einer Ab
füllanlage und erlaubt eine genaue, rasche Dosierung von Flüs
sigkeitsmengen in schneller Folge.
Die Durchflußmeßeinrichtung umfaßt vorzugsweise einen magne
tisch-induktiven Durchflußmesser.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit einer Recheneinheit
ausgerüstet, die die Durchflußmeßwerte nach Analog-Digital-
Wandlung während jedes Dosiervorganges integriert, um die
Flüssigkeitsmenge zu überwachen, die nach Öffnen der Dosier
ventilanordnung während des betreffenden Dosiervorganges über
die Abgabeleitung ausgebracht wird. Sobald diese Flüssigkeits
menge den Wert MS erreicht hat, gibt die Steuereinrichtung das
Schließsignal ab.
Die Dosiervorrichtung nach der Erfindung eignet sich zum Ein
satz in einer Abfüllstation, um die abzufüllenden Dosiermengen
bereitzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Dosiervor
richtung dazu eingerichtet sein, einen Dosiervorgang zweistu
fig auszuführen, wobei die Dosierventilanordnung unter Kon
trolle der Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, daß sie
vor Beendigung eines jeweiligen Dosiervorganges den Flüssig
keitsstrom durch die Abgabeleitung von einem im wesentlichen
konstanten ersten Durchflußwert auf einen im wesentlichen
konstanten zweiten Durchflußwert drosselt. Da die Nachlauf
menge dann geringer ist und auf der Basis des kleineren Durch
flußwertes abgeschätzt wird, wird ihr Einfluß auf die Dosier
genauigkeit noch weiter zurückgedrängt.
Die Dosierventilanordnung ist vorzugsweise durch ein elek
trisch steuerbares Magnetventil realisiert.
Die Fördereinrichtung kann Mittel zur Steuerung des Vordrucks
der Flüssigkeit aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig.
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer stark schematisierten Weise eine Ab
füllstation mit einer Dosiervorrichtung nach der
Erfindung in teilweiser Blockdarstellung,
Fig. 2 zeigt in einem Durchfluß/Zeit-Diagramm die Durch
flußverhältnisse bei einem Dosiervorgang der Vor
richtung nach Fig. 1,
Fig. 3 zeigt ein Durchfluß/Zeit-Diagramm zur Erläuterung
der Abschätzung der Nachlaufmenge,
Fig. 4 zeigt ein Durchfluß/Zeit-Diagramm gemäß Fig. 2 für
einen zweistufigen Dosiervorgang, wobei der Durch
fluß vor Schließen der Dosierventilanordnung auf
einen kleineren Wert herabgedrosselt worden ist.
Fig. 1 zeigt teils in Blockdarstellung und in stark schemati
sierter Weise eine Abfüllstation zum Abfüllen von Flaschen 15
mit einer dosierten Flüssigkeitsmenge. Eine gesteuerte Pumpe 3
fördert aus dem Reservoir 5 Flüssigkeit in die Abgabeleitung
7, an deren ausgangsseitigen Ende ein Dosierventil 9 vorgese
hen ist, welches von der Steuereinrichtung 12 elektrisch ge
steuert wird und in guter Näherung eine lineare Schließcharak
teristik aufweist. Vor dem Dosierventil 9 ist in der Abgabe
leitung 7 ein magnetisch-induktiver Durchflußmesser 11 vor
gesehen, der zur Messung des Durchflusses der Flüssigkeit
durch die Abgabeleitung 7 und durch das Dosierventil 9 dient.
Die Steuereinrichtung 12 steuert den bei 13 angedeuteten För
dermechanismus, der die abzufüllenden Flaschen 15 nacheinander
für einen jeweiligen Abfüllvorgang in Abfüllposition relativ
zu dem Ausgang 17 des Dosierventiles 9 positioniert. Zum Star
ten eines Abfüllvorganges gibt die Steuereinrichtung 12 ein
Öffnungssignal an das Dosierventil 9 ab, woraufhin das Dosier
ventil 9 den Flüssigkeitsstrom durch die Abgabeleitung 7 frei
gibt. Die von der Pumpe 3 aus dem Reservoir 5 geförderte Flüs
sigkeit durchströmt dann das Dosierventil 9 und gelangt in
eine in Abfüllposition positionierte Flasche 15. Während des
Dosier- und Abfüllvorganges wird die Meßspannung des magne
tisch-induktiven Durchflußmessers 11 abgetastet, wobei die
Abtastwerte einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen werden.
Die Steuereinrichtung 12 enthält eine Mikroprozessorschaltung,
welche die digitalisierten Spannungswerte des magnetisch-in
duktiven Durchflußmessers 11 zu Durchflußmeßwerten auswertet
und ferner diese Durchflußmeßwerte numerisch integriert, um
die Durchflußmenge, beginnend mit dem Start des Abfüllvorgan
ges, zu überwachen.
Sobald diese überwachte Flüssigkeitsmenge MS den Wert
erreicht hat, gibt die Steuereinrichtung 12 ein Schließsignal
an das Dosierventil 9 ab, woraufhin das Dosierventil die Ab
gabeleitung 7 wieder sperrt.
Während der endlichen Schließzeit des Dosierventiles 9 gelangt
noch die Nachlaufmenge
in die aktuell abzufüllende Flasche 15. Darin bezeichnet Φ den
Durchfluß unmittelbar vor Abgabe des Schließsignals an das
Dosierventil 9, und Δt bezeichnet die endliche Ventilschließ
zeit, welche im voraus empirisch ermittelt wurde und als Kon
stante in der Steuereinrichtung 12 gespeichert ist.
Aufgrund der vorstehend geschilderten Arbeitsweise der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß die Flüssigkeits
menge MS zum Zeitpunkt der Abgabe des Schließsignals plus die
Nachlaufmenge ΔM die tatsächlich gewünschte Dosiermenge MD
ergibt. Nach Ablauf der Dosierventilschließzeit steuert die
Steuereinrichtung 12 den Fördermechanismus 13 an, um die abge
füllte Flasche weiterzutransportieren und die nächst folgende
leere Flasche in Abfüllposition zu bringen. Sodann kann ein
neuer Abfüllvorgang gestartet werden.
Die Dosiervorrichtung nach der Erfindung arbeitet höchst zu
verlässig und erlaubt eine genaue und reproduzierbare Dosie
rung von Flüssigkeitsmengen in schneller Folge.
Fig. 2 zeigt für einen Dosiervorgang ein durch Messung erhal
tenes Durchfluß/Zeit-Diagramm der Dosiervorrichtung nach der
Erfindung.
Zum Zeitpunkt t1 beginnt das Dosierventil 9 auf das Öffnungs
signal hin die Strömung in der Abgabeleitung 7 freizugeben.
Der Durchfluß steigt näherungsweise linear an und verbleibt
dann nach vollständiger Öffnung des Dosierventils auf einem im
wesentlichen konstanten Wert Φ. Im Zeitpunkt t2 wird das Do
sierventil 9 durch Abgabe des Schließsignals zum Schließen
aktiviert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sinkt der Durchfluß
daraufhin während der Ventilschließzeit Δt näherungsweise
linear auf den Wert null ab.
Aus dem idealisierten Durchfluß/Zeit-Diagramm für zwei unter
schiedliche Dosiervorgänge gemäß Fig. 3 ist leicht zu ersehen,
daß die Nachlaufmenge jeweils der Fläche zwischen der linear
abfallenden Durchflußgeraden und der Zeitachse entspricht.
Diese Dreiecksfläche kann gemäß
berechnet werden.
In dem Diagramm gemäß Fig. 3 sind die entsprechenden Flächen
für zwei verschiedene Durchflüsse (i = 1 bzw. 2) und für un
terschiedliche Dosiermengen MD angedeutet.
In Fig. 4 ist ein Durchfluß/Zeit-Diagramm für einen zweistufi
gen Dosier- bzw. Abfüllvorgang gezeigt. Bei diesem zweistufi
gen Abfüllvorgang wird der Flüssigkeitsstrom durch die Abgabe
leitung 7 vor dem Schließen des Dosierventils 9 auf einen
kleineren Wert gedrosselt. Dies erfolgt durch entsprechende
Ansteuerung des Dosierventils 9, welches seinen Durchflußquer
schnitt gesteuert verringert.
Wie aus Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, läßt sich auf diese
Weise die Nachlaufmenge und damit auch deren Einfluß auf die
Dosiergenauigkeit noch weiter reduzieren, um eine extrem ge
naue Dosierung zu erzielen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeichnet sich insbeson
dere dadurch aus, daß die aufgrund der endlichen Schließzeit
der Dosierventilanordnung unvermeidliche Nachlaufmenge auf
grund einer sehr einfachen und dennoch zuverlässigen Abschät
zung berücksichtigt wird. Es können im Rahmen der Erfindung
herkömmliche Dosier- oder Abfüllventile verwendet werden, so
daß trotz präziser Berücksichtigung der Nachlaufmenge kein
nennenswert größerer apparativer Aufwand gegenüber dem Stand
der Technik erforderlich ist.
Claims (13)
1. Verfahren zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen MD, bei dem
man die betreffende Flüssigkeit portionsweise entspre
chend den zu dosierenden Mengen MD aus einer Abgabeleitung
ausströmen läßt, in der eine durch ein Öffnungssignal zum
Freigeben der Flüssigkeitsströmung und durch ein Schließ
signal zum Sperren der Abgabeleitung (7) aktivierbare
Dosierventilanordnung (9) mit bestimmter Ventilschließ
charakteristik vorgesehen ist, wobei man die jeweils nach
Freigabe der Flüssigkeitsströmung die Dosierventilanord
nung (9) durchströmende Flüssigkeitsmenge auf der Basis
der Messung des Durchflusses überwacht und bei Erreichen
einer bestimmten Flüssigkeitsmenge MS die Dosierventil
anordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) akti
viert, um einen Dosiervorgang zu beenden,
dadurch gekennzeichnet,
daß man bei jedem Dosiervorgang die Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) aktiviert, wenn die überwachte Flüssigkeitsmenge MS bei einem Durchfluß Φ den Wert:
MS = MD ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φden gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Ab gabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventilschließcharakteristik jeweils abge schätzte Nachlaufmenge während der Dosierven tilschließzeit Δt zwischen dem Start des Sperr vorganges der Dosierventilanordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des vollständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
daß man bei jedem Dosiervorgang die Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Abgabeleitung (7) aktiviert, wenn die überwachte Flüssigkeitsmenge MS bei einem Durchfluß Φ den Wert:
MS = MD ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φden gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Ab gabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventilschließcharakteristik jeweils abge schätzte Nachlaufmenge während der Dosierven tilschließzeit Δt zwischen dem Start des Sperr vorganges der Dosierventilanordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des vollständigen Schließzustandes der Dosierventilanordnung (9) bezeichnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dosierventilanordnung (9) eine zumindest näherungs
weise lineare Ventilschließcharakteristik aufweist und
daß die Nachlaufmenge ΔM(Φ) gemäß der Beziehung:
abgeschätzt wird.
abgeschätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Messung des Durchflusses einen magnetisch-
induktiven Durchflußmesser (11) verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß man die Durchflußmeßwerte während eines Dosier
vorganges integriert, um die die Dosierventilanordnung
(9) durchströmende Flüssigkeitsmenge bis zum Erreichen
des Wertes MS zu überwachen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man den Flüssigkeitsstrom vor
der Aktivierung der Dosierventilanordnung (9) zum Sperren
von einem im wesentlichen konstanten ersten Durchflußwert
auf einen im wesentlichen konstanten zweiten Durchfluß
wert drosselt.
6. Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen MD, mit
einem Reservoir (5) für die Flüssigkeit, einer Förder
einrichtung (3), die Flüssigkeit aus dem Reservoir (5) zu
einer Abgabeleitung (7) fördert, über die die Flüssigkeit
portionsweise entsprechend den zu dosierenden Mengen MD
ausbringbar ist und in der eine steuerbare Dosierventil
anordnung (9) mit einer bestimmten Ventilschließcharak
teristik vorgesehen ist, welche auf ein Öffnungssignal
hin öffnet, um die Strömung der Flüssigkeit durch die
Abgabeleitung (7) hindurch freizugeben und dadurch einen
Dosiervorgang einzuleiten, und welche auf ein
Schließsignal hin die Abgabeleitung (7) sperrt, um einen
jeweiligen Dosiervorgang zu beenden, einer Durchflußmeß
einrichtung (11) zur Messung des Durchflusses durch die
Dosierventilanordnung (9) während eines jeweiligen Do
siervorganges und einer Steuereinrichtung (12) zur Steue
rung der Dosierventilanordnung (9), wobei die Steuerein
richtung (12) auf der Basis der mittels der Durchflußmeß
einrichtung (11) gemessenen Durchflußwerte die während
eines jeweiligen Dosiervorganges durch die Dosierventil
anordnung (9) strömende Flüssigkeitsmenge überwacht und
durch Abgabe des Schließsignals die Dosierventilanordnung
(9) zum Sperren aktiviert, wenn die Flüssigkeitsmenge
einen bestimmten Wert MS erreicht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, das Schließsignal an die Dosier ventilanordnung (9) abzugeben, um einen jeweiligen Do siervorgang zu beenden, wenn die überwachte Flüssigkeits menge MS bei einem Durchflußwert Φ den Wert:
MS = MD - ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Ab gabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventilschließcharakteristik jeweils abge schätzte Nachlaufmenge während der Dosierven tilschließzeit Δt zwischen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventilanordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des vollstän digen Schließzustandes der Dosierventilanord nung (9) bezeichnet.
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, das Schließsignal an die Dosier ventilanordnung (9) abzugeben, um einen jeweiligen Do siervorgang zu beenden, wenn die überwachte Flüssigkeits menge MS bei einem Durchflußwert Φ den Wert:
MS = MD - ΔM(Φ)
erreicht, worin
Φ den gemessenen Durchfluß vor Aktivierung der Dosierventilanordnung (9) zum Sperren der Ab gabeleitung (7) und
ΔM(Φ) die in Abhängigkeit von Φ auf der Basis der Ventilschließcharakteristik jeweils abge schätzte Nachlaufmenge während der Dosierven tilschließzeit Δt zwischen dem Start des Sperrvorganges der Dosierventilanordnung (9) durch Aktivierung zum Sperren und dem Abschluß des Sperrvorganges bei Erreichen des vollstän digen Schließzustandes der Dosierventilanord nung (9) bezeichnet.
7. Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen nach
Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierventil
anordnung (9) eine zumindest näherungsweise lineare Ven
tilschließcharakteristik aufweist und daß die Steuerein
richtung (12) den Schätzwert der Nachlaufmenge ΔM(Φ)
gemäß der Beziehung
bestimmt.
bestimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Durchflußmeßeinrichtung (11) einen magne
tisch-induktiven Durchflußmesser umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) eine Rechenein
heit aufweist, die die Durchflußmeßwerte während des
Dosiervorganges integriert, um die Flüssigkeitsmenge zu
überwachen, die nach Öffnen der Dosierventilanordnung (9)
während eines betreffenden Dosiervorganges über die Ab
gabeleitung ausgebracht wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß sie in eine Abfüllstation zur portio
nierten Abfüllung von Behältern (15) integriert ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dosierventilanordnung (9) unter
Kontrolle der Steuereinrichtung (12) derart ansteuerbar
ist, daß sie vor Beendigung eines jeweiligen Dosiervor
ganges den Flüssigkeitsstrom durch die Abgabeleitung (7)
von einem ersten, im wesentlichen konstanten Durchfluß
wert auf einen zweiten, im wesentlichen konstanten Durch
flußwert drosselt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dosierventilanordnung (9) ein
elektrisch steuerbares Magnetventil umfaßt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) Mittel zur
Steuerung des Drucks der Flüssigkeit vor der Dosierven
tilanordnung (9) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101001 DE19701001A1 (de) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101001 DE19701001A1 (de) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19701001A1 true DE19701001A1 (de) | 1998-07-23 |
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ID=7817336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997101001 Ceased DE19701001A1 (de) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeitsmengen |
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